电动车无刷电机控制器短路的工作模型

电动车无刷电机控制器短路的工作模型

电动车无刷电机控制器短路的工作模型
1短路模型及分析

短路模型如图1所示，其中仅画出了功率输出级的A、B两相（共三相）。Q1和Q3为A相MO
SFET，Q2和Q4为B相MOSFET，所有功率MOSFET均为AOT430。L1为电机线圈，Rs为电流检测
电阻。

[pic]
当控制器工作时，如电机短路，则会形成如图1中所示的流经Q2，Q3的短路电流，其电流
值很大，达几百安培，MOSFET的瞬态温升很大，这种情况下应及时保护，否则会使MOSF
ET结点温度过高而使MOSFET损坏。短路时Q3电压和电流波形如图2所示。图2a中的MOSFE
T能承受45us的大电流短路，而图2b中的MOSFET不能承受45us的大电流短路，当脉冲45u
s关断后，Vds回升，由于温度过高，仅经过10us的时间MOSFET便短路，Vds迅速下降,短
路电流迅速上升。由图2我们可以看出短路时峰值电流达500A，这是由于短路时MOSFET直
接将电源正负极短路，回路阻抗是导线，PCB走线及MOSFET的Rds（on）之和，其数值很
小，一般为几十毫欧至几百毫欧。

[pic]
2计算合理的保护时间


在实际应用中，不同设计的控制器，其回路电感和电阻存在一定的差别以及短路时的电
源电压不同，导致控制器三相输出线短路时的短路电流各不相同，所以设计者应跟据自
己的实际电路和使用条件设计合理的保护时间。

短路保护时间计算步骤：


2．1计算MOSFET短路时允许的瞬态温升


因为控制器有可能是在正常工作时突然短路，所以我们的设计应是基于正常工作时的温
度来计算允许的瞬态温升。MOSFET的结点温度可由下式计算：


Tj=Tc+P×Rth(jc)


其中：

Tc：MOSFET表面温度

Tj：MOSFET结点温度

Rth（jc）：结点至表面的热阻，可从元器件Datesheet